植える花ヘルプミツバチは、寄生虫を戦うことはできますか?

植える花ヘルプミツバチは、寄生虫を戦うことはできますか? ラボコロニーのバブルをバブル。 リーフ・リチャードソン, CC BY-NC-ND

「自己投薬(self-medication)」に関する情報を検索すると、人間が薬を使って問題を解決するための無数の方法の説明を見つけることができます。 実際には、生物学的に活性な分子(多くは植物から来ている)の消費が体と心を変えることは、本質的に人間の特質のようです。

しかし、植物は多くの動物の食生活においても顕著に特徴的である。 成長する 研究のボディ いくつかの動物が植物化学から薬効を享受し、おそらく病気の時にこれらの化学物質を探し出すかもしれないことを示唆している。 チンパンジーは特定の葉を食べる その持っている 寄生虫殺滅特性。 妊娠中の象が観察されています 植物材料を食べる 人間が労働を誘発するために使う樹木から。 ペットの犬や猫が栄養を与えない草を食べるのを見たことさえありますが、吐き気を吐き出して吐き気を自己治療する努力と信じられています。

私の研究では、これらの種類の生物学的に活性な化合物によってバンブルバがどのように影響を受けるかを調べました。 同僚と、私はネクターと花粉に自然に存在する特定の植物化学物質が病原体に感染した蜂に利益をもたらすことが分かっています。 ミツバチは、これらの化学物質の収集を最大限にするために感染時に餌食行動を変えることさえあるかもしれません。 花に生息する自然界の植物化学物質は、野生および管理されたミツバチの懸念される減少への解決策の一部となりうるか?

なぜ植物は、これらの化学物質を作るのですか?

化合物の上に植物は、いわゆる二次代謝産物化合物の合成、光合成、成長及び再生の「主要な」タスクを実行することを可能にします。 これらの分子は、多くの目的を持っていますが、それらの間のチーフは防衛です。 これらの化学物質は、それ以外の場合は離れてムシャムシャ食べるだろう草食動物に葉や他の組織が口に合わないまたは毒性レンダリングします。

たくさんの 共進化の研究 植物化学によって仲介される植物 - 草食動物の相互作用に中心を置いている。 植物は毒性植物を許容し、さらには特殊化するように適応し、植物は新しい毒素を消費者よりも先に進化させたように見えるが、植物と草食動物の間の「武器競争」は長い時間スケールにわたって行われている。

バタフライ薬モナーク幼生の場合、沼地のミルクウィードはキッチン用の食器棚であり、医学用のキャビネットでもあります。 リーフ・リチャードソン、 CC BY-NC-ND

植物が二次代謝産物を消費するとき、草食動物は利益、費用、または両方の組み合わせを経験するかもしれない。 例えば、モナコ蝶の幼虫は、カルデノリドと呼ばれる有毒なステロイドを含むミルクウィードの特殊な草食動物です。 一方、君主 選択的に濃縮する これらの毒性化合物に曝された結果、成長速度が遅くなり、死亡リスクが増大する可能性があります。

興味深いことに、二次代謝産物は葉中に見出されるだけではない。 彼らはまた、果物や花を含む、はっきりした機能が反発するのではなく引き付ける組織にも存在しています。 例えば、花の蜜は一般に、非タンパク質アミノ酸、アルカロイド、フェノール、グリコシドおよびテルペノイドを含む二次代謝物を含むことが古くから知られている。 しかし、これらの化学物質がミツバチのような花粉媒介者にどのように影響を与えるかは、ほとんど知られていない。

二次代謝物は葉組織の草食性消費者との相互作用に影響を及ぼすように、花粉媒介者との植物の相互作用に影響を及ぼしうるか? 他の草食動物と同様に、これらの植物化合物を摂取することによって蜂は利益を得ることができますか? 二次代謝産物の消費は、野生および管理されたミツバチの減少に関与する寄生虫および病原体に対処することができますか?

蜂の植物化合物が寄生虫を減少させる

ラボの同僚と レベッカアーウィン ダートマスカレッジで リン・アドラー マサチューセッツ、アマースト大学で、私は中にこれらの質問を調べ 新しい研究。 我々は、花の蜜に見出される植物の二次代謝物化合物の構造的に多様な配列が、バンブルウイの寄生虫負荷を減少させることができることを見出した。

ラボ設定では、我々は(一般的な東部熊蜂の感染しましたびまん性真菌)原生動物の腸内寄生虫と、 Crithidia bombiこれは、蜂の長生きと生殖の成功を減少させることが知られている。 その後、コントロールのスクロースのみの蜜飼料か野生のバンブルバンが訪れた植物の蜜に天然に存在する8つの二次代謝物化合物の1つを含むものを毎日飼育しました。

1週間後、我々はミツバチの腸内の寄生虫細胞を数えた。 全体的に、二次代謝物を含む食事は、ミツバチの病気の負荷を大きく減少させた。 化合物の半分は、それ自体統計的に有意な効果を示した。 最も強い効果を有する化合物はタバコアルカロイドアナバシンであり、これは寄生虫負荷を80%以上減少させた。 蜂を寄生虫から保護する他の化合物には、別のタバコアルカロイド、ニコチン、バスウッドの木の蜜に含まれるテルペノイドチモール、北極アメリカ東部の湿地植物タートルヘッドの蜜に含まれるイリドイドグリコシドが含まれています。

我々は、ミツバチがこれらの化合物を摂取した場合にも蜂がコストを負担すると予想していました しかし、化学物質のどれもが蜂の寿命に影響を及ぼさないことがわかった。 最も強い抗寄生虫効果を有する化合物であるアナバシンは、繁殖コストを課し、ミツバチが成熟して卵を産むのに必要な日数を増加させた。 しかし、この遅れにもかかわらず、我々の実験では最終的な生殖産出量に差はなかった。

この研究は、野生のミツバチが花の蜜に天然に存在する二次代謝物を消費するときに有益であり得ることを明らかに示している。 そして、これらの化合物への蜂の一生の暴露は、花粉や幼虫のようにそれらを消費するため、さらに大きくなる可能性があります。

他の研究では、抗寄生虫機能を有する化合物のいくつかが、蜂が寄生虫を持っているときにはミツバチによって追求されるが、健康なときはそうではないという証拠が明らかになった。 少なくともいくつかの状況では、自然に感染した野生ミツバチを用いた野外実験 Crithidia bombi - バンブルウイは、自己摂取する他の動物と同様、寄生虫の状態に応じて餌を食べる選択をする。

ビー人口の苦しみの処方箋?

実際のアプリケーションについてはどうでしょうか:この研究は、蜂の個体数の減少を助けるために活用できますか? 私たちはまだ分かりません。 しかし、我々の調査結果は、景観管理、花粉媒介者の生息地の園芸および農場の実践に関するいくつかの興味深い質問を示唆している。

今後の研究では、養蜂場や農場の周辺に特定の植物を植えることが、より健康な蜂の集団になるかどうかを調査する予定です。 ネイティブの植物は長い進化の歴史を共有するミツバチの薬用化合物の重要な情報源ですか? 受粉の「生態系サービス」の提供のために野生のハチの花粉媒介者に依存する農場は、ハチの健康をサポートするために、より良く管理できますか?

蜜蜂および花粉の二次代謝産物を罹患蜂に送達することは、これらの生態学的および経済的に重要な動物の長期持続性を促進するために必要な唯一の手段ではない可能性が高い。 しかし、これはソリューションの少なくとも一部である可能性があります。 野生動物が提供する生態系サービスの恩恵を受けるためには、その生息環境の要件を考慮する必要があることを認め、農業は完全なサークルになるかもしれない。

この記事は、最初に公開された 会話.
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著者について

リーフ・リチャードソンリーフ・リチャードソン(Leif Richardson)は、米農務省国立農業技術総合研究所のポスドク研究員 バーモント大学。 彼は植物とその花粉媒介者、特にミツバチを中心とした多種多様な相互作用に取り組んでいます。 彼は、商業的なブルーベリーの野生ハチの花粉媒介者が植物の化学物質によってどのように影響を受け、どのように植物の菌根菌との相互作用がハチの健康に影響を与えるかを研究している。 もう1つの研究関心は、北アメリカとヨーロッパのバンパイ種の衰退のパターンを調査するために博物館標本データを使用することです。 彼のウェブサイトをご覧ください: www.leifrichardson.org/

リーフ・リチャードソン共著:

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